浅谈水在线分析仪器
- 2025-01-21 17:18:00
(选自：智慧流体测控技术)
1、概述
在流程工业中，水几乎应用于每个生产环节，特别是随着一些石油化工、煤化工、热电一体化等建设项目日趋大型化和超大型化，在整个过程中不仅用水量巨大，同时对不同应用水质要求日益提高，并对水处理过程和水质的检测也提出了新的要求。另外随着节能降耗与减少排放的要求，不仅对直接使用的水，同时对用过的水的处理及回收和再利用也提出了新的技术和管理要求。
流程工业用水，对水质有不同的要求。大体上可以分为直接用水和间接用水。直接用水是指生产过程中加工物料与水直接接触，所用水的品质与产品品质有直接影响，这种情况下要求有优良的水质。而间接用水则对产品品质没有直接影响，但可能会对加工过程及设备的运行与操作产生影响，特别是出于防腐与防垢的要求，这种水往往会加入一些相关的辅助化学品，以使水质满足使用的要求。
2、水质在线分析仪的概念与应用意义
流程工业中的水的应用与排放，由于不同行业和工艺过程的复杂性与特殊性，对所用的水的水质及水中所需要加入的辅助组分有其不同指标要求。在以往的工业过程监测与控制中，多采用现场取样、化验室分析化验的手段。随着仪器分析技术的进步和流程工业对过程检测与控制和要求的提高，在线水质分析仪逐渐成为流程工业中用水和排水分析监测的重要手段。在线水质分析仪是在线液体分析仪中所占比例最大的一大类在线分析仪表，安装在流程工业的生产操作现场，按监测项目或指标的要求，根据分析仪的预先设定程序或参数，在现场进行自动取样、传输、处理、测定的分析仪表或分析系统。
水质在线分析仪或分析系统，可以是监测单一水质指标的专用仪器，也可以是同时监测多个不同水质指标的综合系统。为了简化在线水质分析仪的选择与配置，近年来已经开发出智能化的通用型转换器或控制器，通过将不同种类的传感器进行数字化设计，使其供电、检测信号传输采用智能识别模式，同一个转换器可以与一系列的数字化传感器实现自动识别与检测，达到即插即用的效果，不仅简化了用户的操作步骤，也为企业节省了为不同检测器储存不同的转换器备件的成本。
当采用在线水质分析仪对所用水的水质进行检测，样品经过现场的预处理系统，一些样品甚至可以不经过处理直接进入分析仪进行检测，这样就保证了样品的代表性和检测结果的可靠性，同时可以实时地将检测结果传输到控制监测系统，以利于及时准确地对生产操作过程进行适当调节和处理应对。有些在线水质分析仪甚至可以不需要消耗化学试剂，不但减轻了分析化验人员的工作强度，提高了分析效率，同时也为生产装置的自动操作和调节提供了有利条件。
3、水质在线分析仪器的分类
水质在线分析仪种类很多，但从仪器的结构上分可以分为两大类，即同探头与转换器组合成的分体式分析仪，和将所有功能组合在一起的一体式分析仪。分体式分析仪一般是用于简单的检测，可以在现场选择合适的方式进行安装，采用具有专门功能的探头，如pH计、电导率计、溶解氧分析仪等。而一体式分析仪则是采用内部集成有复杂功能模块的组合方式，需要在适合的环境条件下安装，并且还需要专用的化学试剂，通过与样品进行反应后再检测的分析系统，内部包括一些输送样品和试剂的泵、进行程序运作的阀，甚至会安装有专用的反应器和分离器，而检测器也是具有对分析目标专一响应的，如钠离子分析仪、硅酸根分析仪、总碳/总有机碳（TC/TOC）分析仪等。有些在线水质分析仪，可能根据不同的需要，可以设计成分体式，也可以设计成一体式，这类分析仪有色度计、浊度计和一些离子选择性电极原理的水质分析仪。若从流程工业所用的水质的分析指标上分，在线水质分析仪可以划分为以下七大类：
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水的感官性分析仪：浊度/悬浮物、颗粒物、色度分析仪等；
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常规理化指标分析仪：pH、电导率、酸碱度、溶解氧、溶解氢分析仪等；
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消毒剂分析仪：臭氧、余氯/总氯、二氧化氯、单过硫酸氢钾消毒剂（活性氧）分析仪等；
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无机离子类分析仪：硬度、氟离子、氯离子、硝酸盐、硫酸盐、钠离子分析仪等；
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有机污染物分析仪：CODcr、高锰酸盐指数、TOC、水中油分析仪等；
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营养盐类分析仪：氨氮、硝酸盐氮、总氮、总磷、磷酸盐分析仪等；
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重金属分析仪：铁、铬、铜、铅、汞、镍分析仪等；
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从流程工业的现场防爆与防护要求上分，在线水质分析仪也可以分成防爆型的和非防爆型；
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根据安装要求分为户外安装型与室内安装型。
因此不同的在线水质分析仪制造商也开发出不同类型的仪器，以满足流程工业的要求。